Исследовательская работа "Волшебное стекло - лупа".

Опубликовано Цыганкова Татьяна Владимировна вкл 30.05.2015 - 2:29

Автор:

Долгих Екатерина

Цель данного исследования - изучение вопроса о том, почему лучи солнца, проходя через лупу, выжигают дерево.

Скачать:

Вложение	Размер
rabota_dolgih_ekateriny.doc	66.5 КБ

Предварительный просмотр:

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №6»

Корсаковского городского округа

Сахалинской области

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

Тема: «Волшебное стекло - лупа»

Руководитель: Цыганкова

Татьяна Владимировна,

высшая

квалификационная категория

Учащаяся: Долгих

Екатерина Денисовна

2014

Содержание

Введение……………………………………………………………………….3

2. Основная теоретическая часть……………………………………………….4

2.1.Общее представление об увеличительном стекле……………………4

2.2. Принцип работы лупы………………………………………………...6

2.3. Практическое значение лупы………………………………………….7

3. Практическая часть…………………………………………………………....8

4. Заключение…………………………………………………………………….10

5. Список литературы…………………………………………………………...11

6. Приложение…………………………………………………………………...12

Введение

Однажды мы с папой искали специальный клей для склеивания деревянных поверхностей, и мое внимание привлекло увеличительное стекло в пластмассовом футляре. Это – лупа, сказал папа, и она обладает очень интересным свойством – с помощью этого предмета можно выжигать по дереву. Это меня очень заинтересовало, и я стала с помощью разных источников выяснять, что это за необычное стекло.

Цель исследования: изучение вопроса о том, почему лучи солнца, проходя через лупу, выжигают дерево.

Задачи исследования:

Узнать, что такое лупа.
Сравнить выжигание лупой в пасмурный и солнечный день.
Выжечь свое имя.

Объект исследования: лупа.

Предмет исследования: прохождение лучей солнца через лупу.

Гипотезы:

Предположим, что лучи солнца, проходя через лупу, сходятся в одной точке, в которой собирается тепло всех этих лучей.
Допустим, что лупа нагревает лучи солнца.
Возможно, что мне попалась волшебная лупа.

Методы исследования: 1. Подбор и анализ литературы.

2. Эксперимент.

Основная теоретическая часть

2.1. Общее представление об увеличительном стекле

Папа рассказал мне историю из своего детства, что с помощью лупы он выжигал на дереве. Папа также сказал: «Осторожно! Если ты захочешь повторить мой эксперимент, то обязательно нужно надеть темные очки, чем темнее, тем лучше. Горячее пятно, которое образуется на древесине слишком яркое! Старайся не смотреть на саму точку, а где-то 3 см от нее, чтобы не повредить глаза».

Я сразу же захотела осуществить этот эксперимент прямо дома. Взяла дощечку и подошла к окну. Но мама сказала: «Солнечный свет не должен быть рассеянным, тюль на окне или дымка в небе является серьезным препятствием. Солнце должно быть достаточно высоко над землей – лучи горячее, то есть утро и вечер не подходят для выжигания, а также вряд ли получится выжечь в квартире, стоя у окна. Хотя бывают случаи, что оставленная на подоконнике бутылка с водой, которая приобретает свойства лупы, вызывала пожары».

Папа также вспомнил, что в одном из рассказов писателя Жуля Верна герои смогли добыть огонь с помощью отшлифованного куска льда. Это оказался рассказ «Путешествия капитана Гаттераса». [5; 158-160]. Я очень внимательно перечитала этот фрагмент.

Конечно же, я уже и сама имела представление об увеличительном стекле и наблюдала некоторые факты с ним связанные:

У лупы много общего с каплей воды: они прозрачные, выпуклой формы и увеличивают предметы. (Приложение № 1).

Я знаю, что туристы добывают огонь с помощью выпуклого стекла. (Приложение № 2).

3. Увеличительное стекло также может быть встроено в микроскоп. (Приложение № 3).

Но этих знаний явно не достаточно, чтобы понять, что является причиной выжигания с помощью лупы? Поэтому я обратилась к источникам научных знаний:

В энциклопедии написано, что «Лупа - самый простой увеличительный прибор. Главная его часть — увеличительное стекло, выпуклое с двух сторон и вставленное в оправу. С помощью лупы мы видим изображение предмета, увеличенное от 2 до 25 раз». [4]

В учебнике биологии определение лупы звучит так: «Лупа – это круглый кусочек прозрачного стеклянного материала, утолщенный в середине и тонкий по краям». [1]

Так, как же лупа все-таки может выжечь дерево?

2.2. Принцип работы лупы.

Солнечные лучи несут в себе тепловую энергию. При прохождении через лупу лучи меняют свое направление (преломляются) и пересекаются все в одной точке. Такие линзы, у которых середина толще их краёв называются собирающими.

Таким образом, в этой точке температура всех лучиков складывается и получается «горячее пятно», которое и является рабочим инструментом, способным выжигать дерево, пластик и прочие материалы. Наглядно это можно изобразить с помощью рисунка. (Приложение № 4).

Чем больше диаметр лупы, тем больше солнечных лучей мы захватим, тем выше будет рабочая температура. Желательно, чтобы одна из сторон лупы была плоская. Это уменьшает рассеивание света по сторонам. При выжигании необходимо повернуть лупу выпуклой стороной к солнцу, плоской – к предмету. Чем сильнее увеличивает стекло, тем лучше.

Таким образом, лупа - это система, в которой световые лучи преломляются, меняют свое направление, проходя из одной среды (стекло) в другую (воздух) и собираются в определенной точке. (Приложение № 5)

Практическое значение лупы.

Увеличительные стекла используются во многих областях человеческой деятельности: в биологии (изучение строения клеток с помощью микроскопа), медицине (очки), археологии (изучение состава минералов), банковском и ювелирном деле (возможность убедиться в подлинности украшения и купюры), при ремонте часов и радиоэлектронной техники. (Приложение № 6).

Выжигание лупой – может иметь также очень важное практическое значение.

Солнечный свет достаточно силен, чтобы зажечь или расплавить что-то, нужно только научиться управлять им. Например, можно разжечь костер.

Сейчас выжигание по дереву разными способами, в том числе через лупу, целое творческое направление и называется пирография. Есть люди, которые этим увлекаются очень серьезно и создают целые картины. (Приложение № 7).

Вот сколько интересных и важных фактов я смогла почерпнуть из научных источников. Теперь все стало намного понятнее и можно повторить папин эксперимент.

3. Практическая часть

План эксперимента:

Выехать на природу.
Взять с собой лупу, солнцезащитные очки, фотоаппарат.
Найти сухое поваленное дерево.
Надеть очки.
Расположить лупу над деревом, поднимая и опуская, добиться, чтобы свет собрался в маленькую точку.
Удерживать лупу в таком состоянии до появления черной точки на дереве.
Передвигая лупу выжечь свое имя.

Эксперимент провести в пасмурный и в солнечный день!

Результат.

Следуя всем пунктам своего плана и технике безопасности, я наблюдала очень интересный практический результат. В пасмурный день мне не удалось увидеть «волшебных» свойств лупы.

А что же я наблюдала в ясную солнечную погоду? Лучи солнца проходили через лупу и на дереве сходились в одну белую точку. Через несколько секунд в этом месте начинал идти дым, и образовалось черное пятно прожженной древесины. Я почувствовала резкий запах костра. На древесине появились черные точки. Из выжженных в определенной последовательности точек получилось мое имя – «Катя». Вот такое волшебное стекло-лупа. (Приложение № 8).

Удалось также подтвердить опыт, в котором свойства лупы приобретает круглая часть бутылки с водой. (Приложение № 9).

Также я решила попробовать получить эффект лупы с помощью льда. Для этого я взяла пиалу, в нее воду и поставила в морозильную камеру. Когда вода замерзла, я достала из пиалы лед. Затем я вышла на балкон. Взяла льдинку таким образом, чтобы на нее падали лучи солнца. Как в эксперименте с лупой, я наблюдала образование белого пятна на бумаге, то есть такой точки, в которой сходятся солнечные лучи. Из опыта было ясно видно, что ледяная «лупа» также преломляет солнечные лучи и собирает их в пучок. (Приложение № 10).

Заключение

Проведя исследование, я выяснила, в чем заключается «волшебство» лупы. Нам удалось объяснить явление выжигания через лупу на дереве с научной точки зрения.

Мы доказали правильность нашей первой гипотезы о том, что лучи солнца, проходя через лупу, преломляются и сходятся в одной точке, в которой собирается тепло всех этих лучей.

Своей работой мы опровергли две другие гипотезы, о том, что лупа нагревает лучи солнца и о волшебных свойствах лупы.

Мы узнали о большом практическом применении свойств лупы, и возможно, они пригодятся нам в жизни.